[发明专利]用于形成三维光场分布的光学器件、系统和方法

说明书

一种用于形成三维光场分布的光学器件(100)，包括：单位晶格(104)的阵列(102)，单位晶格(104)可单独寻址以用于在第一状况和第二状况之间切换单位晶格(104)的光学特性；其中单位晶格(104)被配置为选择性地活跃或不活跃，并且其中，阵列(102)至少包括第一和第二不相交子集(110；112；114；116)，并且其中，子集(110；112；114；116)中的单位晶格(104)被配置成从不活跃联合切换到活跃，其中活跃单位晶格(104)被配置成与入射光束(106)相互作用以形成三维光场分布；并且其中，该光学器件(100)被配置成寻址不活跃单位晶格(104)以用于切换单位晶格(104)的光学特性。

技术领域

本发明概念涉及一种用于形成三维光场分布的光学器件。具体而言，本发明概念涉及可形成三维光场以显示全息图像的光学器件。

背景

全息图像通过对光场的三维控制来形成。具体而言，如果期望呈现变化的全息图像(诸如呈现全息视频)，则用于形成三维光场的光学器件可能需要被控制以改变特性。

用于形成三维光场分布的光学器件可包括单位晶格的阵列。单位晶格的阵列可与入射光束相互作用以一起形成期望的三维光场。由此可能需要控制单位晶格以控制每个单位晶格与光的相互作用，以使得形成期望的三维光场。因此，当要呈现新的全息图像时，大量的单位晶格需要被重新配置为期望状态以改变正被呈现的全息图像。

由此，全息视频投影仪需要将大量数据写入单位晶格的阵列中。对于典型的全息视频投影仪，为了使观看全息视频的观看者的体验不受阻碍，需要在10ms数量级的时间帧中以100nm的间距(毗邻单位晶格之间的距离)写入数十Gb的数据。

写入这样的数据量是非常困难的任务。

概述

本发明概念的目标是提供一种改进的光学器件，该光学器件可用于对三维光场分布的改进的控制。本发明概念的特定目标是提供一种光学器件，该光学器件至少缓解向单位晶格的阵列写入非常大的数据量来显示全息视频的问题。

本发明的这些和其他目标至少部分地由独立权利要求中限定的本发明来满足。优选实施例在从属权利要求中陈述。

根据第一方面，提供了一种用于形成三维光场的分布的光学器件，所述光学器件包括：单位晶格的阵列，其中单位晶格的该阵列中的单位晶格可单独寻址以用于控制单位晶格的光学特性，其中对单位晶格的寻址被配置成：将单位晶格的光学特性在光学特性的第一状况和光学特性的第二状况之间切换；其中单位晶格的该阵列中的单位晶格被配置为选择性地活跃或不活跃，并且其中，单位晶格的该阵列至少包括单位晶格的第一子集和单位晶格的第二子集，其中该第一子集和该第二子集不相交，并且其中，单位晶格的子集中的单位晶格被配置成从不活跃联合切换到活跃，其中，活跃单位晶格被配置成：与入射光束相互作用并协作以形成三维光场的分布；并且其中，该光学器件被配置成：当单位晶格不活跃时寻址不活跃单位晶格以切换单位晶格的光学特性。

归因于根据第一方面的光学器件，单位晶格的阵列包括第一子集和第二子集。单位晶格由此可以选择性地不活跃或活跃，其中仅活跃单位晶格对在给定时间点形成三维光场的分布有贡献。这意味着不活跃单位晶格在不活跃时可被寻址，以将表示要显示的下一全息图像的信息写入不活跃单位晶格中。信息的写入通过控制相应单位晶格的光学特性的状况来执行。由此，对于将关于下一全息图像的信息提供给不活跃单位晶格的写入时间存在相对宽松的要求，这是因为该信息可在正在显示先前图像时被写入。

对单位晶格的至少第一子集和第二子集的使用意味着在形成三维光场分布时不同时使用所有单位晶格。因此，可以对全息图像的分辨率、亮度和质量作出折衷，以使得能够将大量信息写入单位晶格的阵列以显示全息视频。